abr 30, 2017 AVIÔNICOS, DESTAQUES, NOVIDADES, PILOTO AUTOMÁTICO 0
Quando falamos de “Piloto Automático” muitas perguntas são feitas. O que é?, Como funciona? Existem de verdade? Neste artigo vamos explicar alguns conceitos sobre os pilotos automáticos de helicópteros e aviões. Esse assunto deverá conter 10 partes. Esperamos que você aproveite bem o nosso estudo e participe conosco fazendo sua pergunta ou dando sua sugestão.
Generalidades
Uma aeronave evolui sobre seus eixos provocando três movimentos de rotação a partir do seu centro de gravidade, são eles:
Arfagem;
q = estabilização longitudinal
D q = variação da estabilização longitudinal
Rolamento;
J = estabilização lateral (inclinação)
D J = variação da estabilização lateral
Guinada;
y = captura de proa
D y = variação da captura de proa.
EIXOS DE PILOTAGEM
Os parâmetros q , J , e y , são fixados de modo a obter uma trajetória escolhida, e é conveniente limitar (suprimir em voo) as variações de D q , D J , e D y , provocadas pelas perturbações atmosféricas na qual a aeronave evolui. Esta é a tarefa básica do piloto automático que a cada instante, e no tempo que se segue, mantem a aeronave estável em torno do seu centro de gravidade.
Introdução ao Piloto Automático (PA)
Os pilotos automáticos de aviões e helicópteros fazem a mesma função, estabilizar a aeronave em torno do seu centro de gravidade, mas são diferentes entre si na instalação e no funcionamento. Estando o piloto automático engajado, existe uma grande diferença entre o comportamento do helicóptero e do avião. O helicóptero é por natureza uma aeronave difícil de pilotar. Além da instabilidade que lhe é própria, algumas manobras durante o voo, a baixa altura, o voo pairado, o voo vertical ou horizontal, não permite o piloto deixar a vigilância sobre os comandos de voo em nenhum momento. Já no avião, o comportamento do voo é estável, permite o piloto largar os comandos de voo durante períodos de tempo médios ou longos. Isso explica a grande diferença operacional entre as duas aeronaves.
Interfaces típicas na instalação de um piloto automático de avião
Por outro lado, quando o piloto atua sobre os comandos de voo de uma aeronave, esta atuação não terá efeito somente no eixo desejado, assim há necessidade de se fazer correções em todos os outros eixos (X,Y,Z). No helicóptero, uma atuação no passo coletivo, obriga o piloto a corrigir o eixo de guinada (pedais) e o eixo de arfagem (cíclico). Observando-se estes fatos, vemos a necessidade de se criar uma ajuda a pilotagem para os helicópteros bem mais complexas do que nos aviões. Para isso, várias soluções de engenharia foram desenvolvidas, mecânicas e eletromecânicas para criar uma estabilização artificial para compensar os efeitos secundários sobre os comandos de voo. Estas soluções em alguns casos permitem ao piloto largar os comandos de voo dos helicópteros por alguns momentos além de obter uma ajuda significativa durante as evoluções que requer grande precisão de pilotagem.
O sistema estabilizador mais importante que dispomos é conhecido como “piloto automático”. Este sistema é parte integrante dos comandos de voo nos helicópteros. São atuadores inteligentes, montados em série com a cadeia de comando, controlado por um computador que recebe de vários sensores espalhados na aeronave. Você não deve confundir o piloto automático com os SAS (sistemas aumentadores de estabilidade). Estes sistemas apenas anulam as velocidades angulares nos eixos de pilotagem requeridos e são transmitidas aos atuadores, que modificam a posição do comando de voo, para efetuar a correção. Estes sistemas podem oferecer , a um curto intervalo de tempo, a manutenção das atitudes longitudinais, laterais e de proa. Cabe ao piloto acompanhar as evoluções e fazer as correções necessárias.
Funções do PA
Os pilotos automáticos, além da função de estabilização (Dq e DJ ), permitem efetuar manobras automáticas sem intervenção do piloto. Permite a manutenção de uma proa (Dy ) antes definida, manter uma altitude escolhida, efetuar pairado (no caso dos helicópteros), manter uma razão de subida, efetuar uma curva coordenada e fazer arremetidas. Quando têm os modos superiores instalados efetuam voos com captura de trajetórias mistas seguindo um feixe de rádio capturado pelo sistema de navegação da aeronave.
Os pilotos automáticos são compostos de elementos que executam funções:
Sensores do PA
Os sensores instalados na aeronave, informam a um computador a atitude (e suas variações Dq e DJ ) através de um giroscópio vertical com dois graus de liberdade em arfagem e rolamento. Um giroscópio direcional informa a variação da proa (Dy ).
Piloto automático de 2 eixos em pequenos aviões
Uma central anemobarométrica (Air Data Computer) informa as condições de pressão estática e dinâmica, ou seja, a altitude pressão e a velocidade relativa do ar sobre a aeronave. Acelerômetros instalados na aeronave, informam a derrapagem lateral. Potenciômetros instalados nos comandos de voo indicam a posição dos comandos. Quando os pilotos automáticos são mais sofisticados e executam manobras em modos acoplados efetuando controle de trajetórias, os equipamentos de rádio navegação atuam como sensores. Dizemos que este tipo de PA trabalha em modos superiores.
Princípio funcional do PA
Todas as informações necessárias ao voo chegam ao computador do PA enviada pelos sensores. A escolha da forma de pilotagem é efetuada pelo piloto através do “posto de comando do PA”. As atitudes e as proas de referências, são aquelas que a aeronave mantem no momento em que o piloto inicia (acopla) o PA.
A partir das novas informações introduzidas no posto de comando do PA, o computador elabora ordens de pilotagem para levar a aeronave à nova condição desejada. Neste circuito, alguns passos acontecem até o sistema entrar em equilíbrio:
Painel de comando de um Piloto Automático + Diretor de Voo
Instalação na Aeronave
A grande diferença entre os pilotos automáticos de avião e de helicópteros está na complexidade da instalação. Uma aeronave que possui PA necessita de alguma alteração na cadeia de comando para instalação dos servos de pilotagem que são ligados em paralelo e também em série (no caso dos helicópteros) com a cadeia de comando e um sistema de alimentação de corrente elétrica e também hidráulica em grande parte dos aviões.
Os sensores do piloto automático instalados nos aviões, na maioria dos casos, não interferem nas outras instalações. Muitas vezes eles até melhoram a definição técnica da aeronave pois obrigam a instalação de instrumentos e equipamentos mais precisos e sofisticados necessidade de se obter uma pilotagem automática de precisão.
Outro aspecto é o peso da instalação. Para aeronaves de pequeno porte (categoria leve) a instalação de um PA pode ser inviável, por causa do custo e do peso do conjunto que iria reduzir significativamente a carga transportada (carga paga) além de um alto custo de instalação.
Continua…
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